CN110831887B - 用于控制具有多个操作模式的叉车的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制具有多个操作模式的铲车的系统，具体地，该系统允许以手动模式或自动模式操作。本发明还涉及设置有这种控制系统的叉车。

Description

用于控制具有多个操作模式的叉车的系统

技术领域

本发明涉及一种用于具有多个操作模式的叉车的控制系统。更具体地，本发明涉及一种用于通常以手动模式操作的叉车的控制系统。

背景技术

手动的铲车设计为由具有特殊执照的叉车操作员来驾驶。这种车辆及其各种附属装置的驾驶和操作需要专门的培训。因此，驾驶员学习操作车辆、使用用于设备运输的货叉，以及遵守与驾驶员操作的环境有关的所有安全规则。

为了规避这些限制，市场上出现了完全自动的铲车。这些用于完全自动地运输货物的搬运车相对昂贵，并且仅提供了在自动模式下使用的选项，这可能会限制于特定用途。

WO 2013/150244也公开了通常以手动模式操作并且调适为允许第二自动操作模式的车辆。因此，该车辆能够执行多种服务，例如，代客泊车服务、泊车服务等。然而，该文献仅涉及乘用车辆，而没有考虑到叉车的独特特征和诸如工厂的操作环境。

因此，本发明旨在提出一种能够克服上述缺点的用于叉车的控制系统。通过前言，在此规定本文中将不加区别地以相同的含义使用术语“搬运车”、“铲车”和“叉车”。

发明内容

因此，本发明涉及一种用于控制铲车的系统，其包括：

-人为控制装置，其生成用于手动操纵车辆的致动器的信号；

-用于检测车辆环境的模块；

-导航模块，其能够根据接收到的指令生成操纵设定值信号；

-控制模块，其生成操纵信号，该控制模块包括：

·自动控制子模块，其根据设定值信号和来自检测模块的信息而生成发送到车辆的一个或更多个致动器的自动操纵信号；

·辅助控制子模块，其根据手动操纵信号和来自检测模块的信息和/或操纵设定值信号生成校正后的手动操纵信号；

-切换模块，其设置为选择一个或更多个手动操纵信号和/或一个或更多个自动操纵信号，和/或一个或更多个校正后的手动操纵信号。

因此，本发明能够实现从完全自动到完全手动以及两者之间的辅助模式的不同操作模式来控制铲车。下面将结合切换模块的详细描述来描述这些操作模式。

本发明还涉及设置有根据本发明的控制系统的铲车。因此，以下描述的所有特征仅与控制系统或设置有该控制系统的搬运车有关。

有利地，人为控制装置是市场上可获得的铲车上的人为控制装置。因此，本发明的一个实施方案包括将控制系统的其他元件与必要的接口一起添加到这种现有的搬运车上，从而将手动铲车转换为自动或半自动搬运车。

在优选的实施方案中，切换模块根据以下四种操作模式选择操纵信号：

-手动模式，其中，仅选择手动信号；

-完全自动模式，其中，仅选择自动信号；

-具有辅助安全性的手动模式，其中，选择通过来自检测模块的信息校正的手动操纵信号；

-具有辅助导航的手动模式，其中，选择通过操纵设定值信号校正的手动操纵信号。

有利地，该切换模块有利地通过安装在铲车中的选择器来致动。因此，即使在操作员希望自己驾驶搬运车的情况下，根据本发明的控制系统也能够利用为了使搬运车自动化而安装的设备，以提供驾驶员辅助，从而促进操作员的工作并且提高搬运车移动的安全性。

在优选的实施方案中，切换模块还能够选择这样一种维护模式：在该维护模式中，除人为控制装置外，控制系统的所有元件都被停用(具体地通过物理断开)。例如，这使得手动铲车的原始制造商能够执行维护操作，而不会受到控制系统附加元件的阻碍。

在另一个优选的实施方案中，导航模块包括以下一个或更多个元件：

-地理定位装置，其能够实时获知铲车的位置，

-发送电信装置，例如，其能够将地理定位信息发送到总管理系统，使得监管者能够随时了解工厂中不同搬运车的位置，

-接收电信装置，其能够接收与要遵循的路线有关的设定值，或要采取的行动，例如，从A点收集设备然后在B点卸载该设备的行动。然后，基于这些接收到的元素，导航模块能够生成操纵设定值信号。这些设定值信号有利地包括以下设定值中的一个或更多个：速度的设定值、搬运车车轮的旋转角度的设定值、货叉的升高的设定值、货叉的倾斜角的设定值、货叉的间距的设定值。

如先前陈述的，根据由导航模块确定的这些设定值信号来确定将要实际传输到致动器的操纵信号，但是还要考虑到来自检测模块的附加参数。

因此，在第一实施方案中，环境检测模块包括货叉管理子模块，其包括：

-用于检测货叉上是否存在负载的传感器；

-货叉位置传感器。

操纵信号将根据货叉的状态(升高或降低，满载或空载)而变化。例如，货叉载有货物的铲车无法与空载的搬运车以相同的速度行驶。类似地，货叉处于升高位置的铲车与货叉处于降低位置的铲车无法以相同的速度行驶或采取相同的角度。因此，来自检测模块的这些元素能够对设定值信号进行校正，使其符合搬运车环境的安全性要求。

在另一个实施方案中，货叉管理子模块包括用于检测关于货叉上的负载的不一致并且在任何不一致的情况下发送停车信号的装置。如果货叉管理子模块检测到装载在货叉上的物体掉落或这些物体偏离中心，则必须立即停止搬运车的移动以避免发生事故。然后，在这种情况下，将停车信号传输到控制模块，使得控制模块能够生成相应的操纵信号，即紧急停车操纵信号。

在另一个实施方案中，环境检测模块包括用于检测保护区域的子模块，该子模块包括至少一个激光器，所述激光器能够检测车辆周围区域中是否存在障碍物。

铲车在诸如工厂或存储仓库的受限环境中操作，因此必须考虑到不同的障碍物(物理的或人为的)，以避免任何可能损坏设备并危及在搬运车环境中工作的操作员的碰撞。然后，这些元素如前所述能够校正设定值信号，从而将环境考虑在内。

类似地，人为控制装置是通常安装在商用铲车上的装置，并且人为控制装置包括在包含以下各项的组合中：加速踏板，制动踏板，方向盘，车辆行驶方向选择器，用于控制货叉的升高、切斜度和间距的操纵杆。

由于该控制系统的全部元件，根据本发明的铲车能够在不平整的或不平坦的地面上行驶，速度可达4m/s，而对托盘和卷盘的运输没有任何问题。通过环境检测模块，安全系统的存在能够提高速度，而对搬运车的周围环境没有任何风险，因为众所周知，一旦出现问题，安全系统将开始运行。因此，由于能够在不对搬运车的基本结构进行实质性修改的情况下将元件添加到现有搬运车上，因此这种搬运车能够在保证工厂或仓库安全性的同时提高生产率，并且以合理的成本实现。

通常，以上以模块形式描述的所有功能能够以不同的方式物理分离，并且由共享或单独的电子装置进行管理。

附图说明

本发明的其他目的和优点通过以下优选但非限制性的实施方案的描述将变得清楚，该实施方案通过随附的附图进行说明，其中：

图1示出根据本发明的控制系统的框图；

图2示出了根据本发明的系统的切换模块的操作的细节。

具体实施方式

图1示出了控制模块1，该控制模块1包括一组电子电路，该电子电路能够生成用于铲车6的自动操纵信号或校正后的手动操纵信号。

以这种方式生成的操纵信号传输到切换模块2，该切换模块选择实际要传输到车辆的致动器的信号。将参考图2详细描述该切换模块。

控制模块1在输入端接收来自导航模块3的设定值信号。具体地，这些设定值信号包括用于搬运车的速度信号和转向角信号，该转向角信号转换为方向盘致动信号。设定值信号还包括用于管理货叉(具体是货叉的高度、倾斜度和间距)的信号。

导航模块3包括地理定位装置，并且还包括存储器，在该存储器中存储了搬运车打算进行操作的位置(例如，工厂或仓库)的地图。该地图能够从外部信息源直接加载到存储器中，但是该地图还能够由导航模块通过在搬运车要绘制地图的位置周围的第一次移动过程中学习来直接建立。

另外，导航模块包括用于接收(例如，通过Wi-Fi)来自远程服务器的数据的装置。该接收到的数据对应于搬运车要执行的任务，并且该数据包括例如，识别要完成的线路或要装载和卸载的货物。为此，导航模块3还接收来自检测模块4的信息。例如，该检测模块能够通知导航模块关于搬运车环境中是否存在障碍物或关于货叉的位置。

该检测模块4还直接与控制模块1通信，例如，为了根据外部参数校正操纵设定值，所述外部参数可能没有被导航模块考虑到，并且可能会危及搬运车或操作员的安全。

控制模块1还接收来自一组传感器5的信息，例如，所述传感器能够检测到关于负载的异常。在接收到这种类型的信息时，就能够启用搬运车紧急停车程序。该紧急程序包括例如，连续作用于铲车上原始存在的紧急停止按钮，从而导致切断搬运车的电源，并且通过释放多片制动器上的压力导致搬运车停车。因此，紧急程序的作用就如同操作员按下紧急按钮。

现在将参考图2详细描述切换模块。该切换模块连接到搬运车11的电气接口10。该接口是一个搬运车11上原始存在的接口，并且该接口连接到搬运车上原始存在的所有致动器和传感器。

切换模块连接到搬运车上安装的选择器，使得能够选择操作模式。

切换模块包括一组开关12a、12b、12c等，所述开关能够在直接来自人为控制装置的信号与来自控制模块1的信号之间进行切换。

因此，能够看到搬运车的操作杆13a的开关，该操作杆使得能够选择搬运车的行驶方向，并且还可以以手动模式操纵货叉的操作。

还能够看到制动踏板13b的开关、加速踏板13c的开关以及方向盘13e的开关。

应当注意的是，在该图中，方向盘是一种特殊的情况，因为用于操纵转向角的电信号必须转换为液压信号，并且通过液压连接直接传输到搬运车11。为此，根据本发明的控制系统有利地包括能够实现信号转换的液压阀。

根据利用安装在车辆中的选择器所选择的操作模式，通过以下方式启用或停用这些元件中的一个或更多个：

手动模式下的切换模块：

-控制模块：停用

-导航模块：停用

-检测模块：停用

-紧急停车程序：启用

-在这种情况下，切换模块将选择直接来自人为控制装置的信号，以将该信号传输到电气接口10。因此，开关将处于图2所示的位置。

具有辅助安全性的手动模式下的切换模块：

-控制模块：启用

-导航模块：停用

-检测模块：启用

-紧急停车程序：启用

-在这种情况下，切换模块将选择根据来自检测模块的信息校正的手动信号。因此，开关将处于图2所示的位置。

具有辅助导航的手动模式下的切换模块：

-控制模块：启用

-导航模块：启用

-检测模块：停用

-紧急停车程序：启用

-在这种情况下，切换模块将选择根据来自导航模块的信息校正的手动信号。因此，开关将处于图2所示的位置。

完全自动模式：

-控制模块：启用

-导航模块：启用

-检测模块：启用

-紧急停车程序：启用

-在这种情况下，切换模块将选择来自控制模块1的自动信号。

通过阅读本说明书，应当注意的是，因为附加模块容易与现有的电气和电子架构连接，所以根据本发明的系统非常容易安装在现有的铲车中。此外，这种控制系统有利地利用了搬运车中已经存在的传感器、按钮、选择器等，从而进一步降低了因装备现有的搬运车而产生的成本。

大体上，根据本发明的系统能够容易地且以合理的成本将手动的铲车转换为自动的铲车，同时遵守由于这种搬运车操作的特定环境而带来的安全性要求。

Claims (11)

1.一种用于铲车的控制系统，其包括：

-人为控制装置，其生成用于手动操纵车辆的致动器的信号；

-车辆环境的检测模块(4)；

-导航模块(3)，其能够根据接收到的指令生成操纵设定值信号；

-控制模块(1)，其生成操纵信号，该控制模块包括：

·自动控制子模块，其根据设定值信号和来自检测模块的信息而生成发送到车辆的一个或更多个致动器的自动操纵信号；

·辅助控制子模块，其根据手动操纵信号以及来自检测模块的信息和/或操纵设定值信号生成校正后的手动操纵信号；

-切换模块(2)，其设置为接收人为控制装置生成的手动操纵信号和控制模块(1)生成的操纵信号，并根据不同的操作模式选择一个或更多个手动操纵信号和/或一个或更多个自动操纵信号，和/或一个或更多个校正后的手动操纵信号。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述切换模块根据以下四种操作模式选择操纵信号：

-手动模式，其中，仅选择手动信号；

-完全自动模式，其中，仅选择自动信号；

-具有辅助安全性的手动模式，其中，选择通过来自检测模块的信息校正的手动操纵信号；

-具有辅助导航的手动模式，其中，选择通过操纵设定值信号校正的手动操纵信号。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述切换模块还使得能够选择维护模式，在所述维护模式中，除人为控制装置之外，控制系统的所有元件均被停用。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述导航模块包括与远程计算机进行远程通信的装置。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述导航模块还包括地理定位装置。

6.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中，所述操纵设定值信号包括：速度的设定值、搬运车车轮的旋转角度的设定值、货叉的升高的设定值、货叉的倾斜角的设定值、货叉的间距的设定值。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，环境检测模块包括货叉管理子模块，所述货叉管理子模块包括：

-用于检测货叉上是否存在负载的传感器；

-货叉位置传感器。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其中，所述货叉管理子模块包括：用于检测关于货叉上的负载的不一致并且在任何不一致的情况下发送停车信号的装置。

9.根据权利要求1所述的控制系统，其中，环境检测模块包括用于检测保护区域的子模块，所述用于检测保护区域的子模块包括至少一个激光器，所述激光器能够检测车辆周围区域中是否存在障碍物。

10.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述人为控制装置包括在包含以下项的组合中：加速踏板，制动踏板，方向盘，车辆行驶方向选择器，用于控制货叉的升高、倾斜度和间距的操纵杆。

11.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的控制系统的铲车。

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